原创对变压器进行多点温度测量

 2022-5-19 16:36  803 8 8 分类: 测试测量文集: 光纤传感器

变压器的寿命很大程度上取决于工作温度。这里的决定性因素是与温度有关的绝缘材料的老化。对变压器温度的监测，且得到不受电磁场影响的可靠测量数据是至关重要的。

1.变压器的温度与寿命

变压器的寿命很大程度上取决于工作温度。这里的决定性因素是与温度有关的绝缘材料的老化。业界将其定义为“寿命消耗”。该寿命消耗随温度呈指数增长。在 86°C 下运行 10 小时的消耗与 110°C 下运行 1 小时的消耗差不多。

均匀温度分布中的热负荷对所有部件都是一样的；然而，如果存在温度热点，即使只有部分部件受到影响，它们也会对变压器的老化和故障产生重大影响。一旦变压器被制造出来，就无法从外部检测到此类热点。为了检测这些热点，必须要对许多点进行持续监测，希望传感器可以恰好安装在这样一个未来热点上。最好是有一个系统，能够自动检测这些热点，并将数据传输到自动监测系统。

2.系统构想

我们的想法是，开发一种测量系统，位于变压器内部并监控整个绕组区域。该系统可以指示出温度升高发生在哪个点以及温度升高的范围有多大。考虑到由于存在强电流和强磁场，所有电气传感器都不能提供最可靠的数据，这一点尤为重要。

还有一个附加作用是，变压器内部的温度可以在生产阶段进行测量，从而可以控制干燥过程的温度。这种控制可以显著降低能源成本。

3.解决方案

只有虹科光纤测量系统才能提供不受电磁场影响的可靠测量数据。测量原理基于拉曼效应，仅使用一根光纤。这根光纤在变压器生产过程中被安装，并缠绕在绕组上。其长度可以达到250米。

4.测量原理

激光将短光脉冲注入光纤。该光脉冲的单个光子从玻璃纤维的每个分子中散射回来。如果沿光纤的温度升高，则反向散射光子的波长会略微偏移。这个偏移与温差成正比。该效应以其发现者、物理学家拉曼的名字命名，拉曼于 1930 年获得诺贝尔奖。

除了波长偏移之外，还测量了从脉冲发射到检测到反向散射光子之间的时间。通过这种方式，可以准确地确定光子与温度相关的反向散射的位置。现在我们确切地知道沿光纤的每个位置的温度。

沿光纤的温度行为

5.关键参数

信号输出	关于 MIC-Multitemp - 软件
硬件接口	USB
光纤连接器	E-2000 PC RL>50dB
校准	客户端
防护等级	IP55
光纤类型	多模，梯度指数 (62.5/125 µm)
光连接器	E-2000 PC型
光脉冲宽	1ns
测量范围	250m
距离单位	米、英尺、时间 (ns)
采样分辨率	20mm (180ps)
绝对空间分辨率	100mm（10-90% 步长）
最大绝对空间分辨率	50mm
绝对温度精度	± 1.5°C
温度范围校准	-50°C….+200°C
温度范围最低.最高	-200°C ….+800°C（可使用特殊光纤）
标称重复精度	± 0.6°C
数据格式	Excel、.csv、图表、.xml